книги / Неформованные огнеупоры. Свойства и применение неформованных огнеупоров Сост. И. Д. Кащеев [ др.]; Под ред. И. Д. Кащеева

Глава 3.

ПРИМЕНЕНИЕ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ

ВОБЖИГОВЫХ МАШИНАХ И АГРЕГАТАХ ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

Вчерной металлургии применяют две технологии высокотемпературного окускования железорудных концентратов: термическую обработку окатышей в обжиговых ма­ шинах конвейерного типа и обжиг железорудного сырья агломерационным способом.

Всвязи с различными условиями службы огнеупоров далее рассмотрены особеннос­

ти технологии производства обычных (окисленных) и металлизованных (восстанов­ ленных) окатышей.

3.1. Получение окисленных окатышей

Технология производства окисленных окатышей включает 4 главные стадии: подго­ товку шихтовых материалов к окомкованию; получение сырых окатышей; термообра­ ботку (упрочнение) окисленных окатышей; обработку, складирование и отгрузку окис­ ленных окатышей. Термическое упрочнение окатышей осуществляют на конвейер­ ной машине. Обжиговая машина представляет собой тепловой агрегат конвейерного типа с непрерывным процессом загрузки, обжига и разгрузки окатышей (рис. 3.1).

В конструкции обжиговых машин условно выделяют тепловые и механические ча­ сти. Тепловая часть состоит из установки горнов с форкамерами, коллектора прямого перетока и газовоздушных камер (см. рис. 3.1). По длине обжиговых машин выделяют зоны сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения.

Для футеровки обжиговых машин применяют высокоглиноземистые и шамотные изделия, алюмосиликатные бетоны и теплоизоляционные материалы, в том числе из алюмосиликатного волокна. Теплоизоляционные материалы составляют до 50 % все­

го объема футеровки.

Главным тепловым агрегатом обжиговых машин является горн, в котором происхо­ дит сгорание газообразного (природный газ) или жидкого топлива (мазут). Макси­ мальная температура продуктов сгорания топлива в зоне обжига 1300—1350 °С. Горн представляет собой печной агрегат проходного типа с подвижным подом, иногда раз­ деленный перегородками на технологические зоны. В зависимости от тепловых схем обжиговых машин (с переточным коллектором и без него) меняется и конструкция горна (рис. 3.2).

Наиболее простым является горн камерного типа с распорным сводом. В машинах с переточным коллектором горн имеет сложную конструкцию. Сгорание топлива в та­ ких горнах происходит в форкамерах.

Для футеровки горнов используют корундовые, муллитокорундовые и муллитовые огнеупорные изделия огнеупорностью не ниже 1800 °С.

Для футеровки зон рекуперации, охлаждения и сушки применяют огнеупорные бе­ тоны с содержанием А120 3 не более 50 %. Теплоизоляционный слой выполняют из алюмосиликатных бетонов пористостью не более 60 %. Низкотемпературные зоны футеруют теплоизоляционными алюмосиликатными и высокоглиноземистыми изде­ лиями и торкрет-бетонами муллитокремнеземистого состава.

Рис. 3.1. Обжиговая машина: зоны: I, I I — сушки; III— подогрева; ГУ— обжига; V — рекуперации; VI, VII— охлаждения; I — привод обжиговых тележек; 2 — приводные звездочки; 2 — узел загрузки постели; 4 — камеры просыпи; 5 — уплотнения; 6 — горны; 7— коллектор прямого перетока, 8 — газовоздушные камеры; 9 — каркас; 10— укрытия; 11— разгрузочное устройство; 12 — направляющие; 13 — коллектор обжиговых тележек; 14

— бортовое уплотнение; 15 — форкамеры; 16 — система водоохлаждения

прочностью и термостойкостью, выдерживают без изменений испытание на устойчи­ вость к СО в течение 500 ч при 500 °С. Легковесные огнеупорные бетоны (условные марки 20 и 21) кажущейся плотностью 1,40-1,55 г/см3 с открытой пористостью -40 % используют для внутренней теплоизоляции трубопроводов нагретого воздуха, футеров­ ки крышек и других элементов рекуператора. Бетон марки 20 представляет собой смесь шамотного пористого заполнителя и глиноземистого цемента, имеет умеренную меха­ ническую прочность, низкую теплопроводность и применяется для футеровки низко­ температурных зон тепловых агрегатов (-700 °С). Легковесный бетон марки 21 пред­ назначен для теплоизоляции трубопроводов восстановительного газа (-1100 °С), содер­ жит заполнитель муллитокорундового состава (пористые гранулы) и высокоглиноземи-

Т а б л и ц а 3.2

Характеристика импортных теплоизоляционных бетонов

* В скобках указана температура, °С.

Т а б л и ц а 3.3

Смесь алюмосиликатная бетонная марки САЛБТ-1,6 по ТУ 14-8-380-90

Примечание. Определение теплопроводности при средней температуре (800 ±25) °С производится по требованию потребителя.

Т а б л и ц а 3.4 Смеси огнеупорные алюмосиликатные бетонные по ТУ 14-8-381-89

Примечание. Норма, указанная в скобках, допускается по согласованию <спотребителем.

Смесь алюмосиликатная бетонная по ТУ 14-8-567-88

Марка СШБГЦ-1,5. Теплоизоляционную смесь на основе 70 % пористого алюмосиликатного запол­ нителя (шамотного) и 30 % гидравлического вяжущего (глиноземистого цемента) применяют для изготовления бетонных изделий и монолитных футеровок с пониженной теплопроводностью, пред­ назначенных для службы в окислительной среде.

Физико-химические показатели. Массовая доля, %: А120 3 — менее 35, 8Ю2 — не более 45, Ре20 3 — не более 4,5, СаО — 10-12; ТЮ2 — не более 2, М^О — не более 2, Ка20 — не более 0,2,1^0 — не более 1. Огнеупорность — не ниже 1400 °С. Предел прочности при сжатии, МПа, не менее: после нагревания при 110 °С — 5; 500 °С — 4; 800 °С — 4; 1250 °С — 7. Теплопроводность, Вт/(м*К), не более: при средней температуре 200 °С — 0,4; 500 °С — 0,5; 800 °С — 0,6.

Коэффициент линейного термического расширения в интервале 20-1000 °С — не более 5-10"6 мм/ (мм °С). Дополнительная усадка, %, не более: при 110 °С— 0,2; 500 °С — 0,3; 800 °С — 0,4; 1250 °С

— 1. Пористость открытая — не менее 40 %. Плотность кажущаяся — не более 1,5 г/см3. Объемная насыпная масса — не более 1,3 г/см3. Влажность — не более 0,5 %.

Зерновой состав. Остаток на сетках, %: № 5 не допускается, № 3 — 15-20, № 1 — 35-45, № 05 — 3555, № 025 — 45-60, № 016 — не менее 65; проход через сетку № 009 — не менее 30.

Заполнитель загружают в бумажный мешок, в который затем помещают высокогпиноземистый це­ мент, затаренный в полиэтиленовый мешок.

Т а б л и ц а 3.6 Характеристика отечественных огнеупорных бетонов для тепловых

агрегатов цеха металлизации ОАО ОЭМК

*Устойчивость всех видов бетонов, кроме СШБГЦ-1,5, в среде СО (500 °С) в течение 500 ч — без признаков разрушения.

**В скобках указана температура, °С.

стый цемент. Количество примесных оксидов железа в нем не превышает 0,8 %, что обеспечивает достаточную устойчивость к СО. Особенностью этого легковесного бето­ на является повышенная прочность в широком интервале температур.

Помимо огнеупорных бетонов, в агрегатах металлизации широко применяют теп­ лоизоляционные бетоны кажущейся плотностью 0,3-1,0 г/см3 с минимальной тепло­ проводностью. Огнеупорность теплоизоляционных бетонов 1120-1320 °С. Свойства

ихимический состав импортных теплоизоляционных бетонов приведены в табл. 3.2. Главными компонентами импортных бетонов являются пористые искусственные

заполнители — вермикулит и перлит, а в качестве вяжущего чаще всего применяется глиноземистый цемент. Бетоны предназначены для теплоизоляции трубопроводов и низкотемпературных элементов тепловых агрегатов. Футеровка таких участков обыч­ но двухслойная: внутренний слой — из огнеупорного легковесного бетона, наружный (примыкающий к металлу) из теплоизоляционного. Все марки бетона характеризуют­ ся низкой теплопроводностью и повышенной механической прочностью.

Отечественные огнеупорные бетоны алюмосиликатного состава изготавливают из смесей по ТУ 14-8-380-90, ТУ 14-8-381-89 и ТУ 14-8-567-88. Характеристики этих смесей приведены в табл. 3.3-3.5.

Отечественные огнеупорные бетоны по термомеханическим свойствам аналогичны импортным, что видно из сравнения данных табл. 3.1 и табл. 3.6, в которых приведены характеристики отечественных огнеупорных бетонов для тепловых агрегатов цеха ме­ таллизации ОАО ОЭМК. Следует отметить, что разработанные бетоны, и в первую оче­ редь высокопрочный бетон СМКРБТ и теплоизоляционный бетон САЛБТ-1,6, могут найти применение во многих участках футеровки тепловых агрегатов, в том числе в условиях службы в сильно восстановительной среде. Серийное производство сухих ог­ неупорных бетонных смесей на основе алюмосиликатных заполнителей и высокогли­ ноземистого цемента организовано на Боровичском комбинате огнеупоров (ОАО БКО).

всего используют портландцемент с добавками тонкомолотого шамота и огнеупорной глины. Допустимая температура нагрева пня 1100 °С.

Лещадь и горн. Для футеровки лещади и горна применяют углеродистые (углерод­

ные и графитированные) и высокоглиноземистые (муллитовые) огнеупорные изде­ лия. Используют два типа кладки: цельноуглеродистую (из углеродистых изделий) и комбинированную (сочетание углеродистых и высокоглиноземистых изделий).

Для заполнения тонких швов при кладке углеродистых блоков лещади и горна при­ меняют углеродную пасту, состоящую из кокса и маслопека. Перед использованием пасту перемешивают и нагревают до 30-50 °С. Требования к углеродной пасте по ТУ 48-12-27-94: условная вязкость не менее 100 с, цементирующая способность не менее 0,8 МПа.

Компенсационные зазоры между холодильниками и углеродистой или алюмосили­ катной футеровкой доменной печи, а также зазоры между углеродными блоками и между углеродными и муллитовыми блоками горна и лещади заполняют набивной углеродистой массой. Применяют горяченабивную массу следующего состава: моло­ тый кокс (57 %), обезвоженная смола (20 %), графит (18 %) и огнеупорная глина. Пе­ ред применением требуется нагрев массы до 70-140 °С. Характеристика углеродной горяченабивной массы приведена ниже:

В настоящее время на смену горяченабивным приходят холоднонабивные массы, обладающие высокими компенсационными свойствами, а также высокой теплопро­ водностью — до 10 и более против 2-3 Вт/(м*К) для горяченабивных масс, что обес­ печивает необходимую и стабильную компенсацию расширения кладки в пределах допустимых напряжений.

Качество углеграфитовой массы имеет большое значение для увеличения стойкости футеровки лещади, так как заполняемые массой зазоры не только компенсируют рас­ ширение кладки, но и являются продолжением массива лещади. Применение холод­ нонабивных масс улучшает также экологическую обстановку при ремонте печей, так как не требует предварительного разогрева. Физико-механические показатели холод­ нонабивной массы марки МХТД-А производства Челябинского электродного завода по ТУ 48-12-60-89 приведены ниже:

Холоднонабивная масса марки МХТД-Б используется в качестве заполнителя угле­ родного бетона, применяемого для заливки дна лещади доменных печей.